https://frosthead.com

Sledujte, jak listy mění barvu během několika sekund

Při každém pádu podléhají listy listnatých stromů dramatické změně barvy, než ztratí své nově nalezené odstíny, vyblednou a zhasnou. Tento proces může trvat týdny, ale Owen Reiser, student matematiky a biologie na Southern Illinois University Edwardsville, chtěl vidět změnu listů během několika sekund. "Byl jsem na polní biologii a my jsme se učili o listnatých stromech, " říká. "Chvíli jsem se začal věnovat fotografování divokých zvířat a časosběrným snímkům a nemohl jsem najít časosběrný list, který by změnil barvu, takže jsem na to prostě šel."

Během šesti týdnů pořídil Reiser více než 6 000 detailních fotografií listů ve svém domácím časosběrném studiu, které zahrnuje makro objektiv a kameru, kterou si zakoupil na eBay, LED diodu 10 $ a baterii, která umožňuje kameře běžet nepřetržitě. "Je to [v podstatě] lepenková krabice a banda lepicí pásky, ale práce je dokončena, " říká.

Reiser sbíral listy z osmi různých listnatých stromů, druhů, jako jsou sassafras a javor cukru, které každoročně prolévají listoví, a každou každou 30 až 60 sekund fotografoval až tři dny. Tím, že spojil tisíce obrázků do jediného videa, odhalil scénu měnících se listů, která je mnohem živější než typické podzimní snímky. V časosběrném videu barva prosakuje každým listem jako barvivo, které se šíří látkou a odhaluje dynamické vnitřní fungování rostlin při jejich transformaci.

David Lee, emeritní profesor biologických věd na Floridské mezinárodní univerzitě a autor Nature's Palette: Science of Plant Color , říká, že nikdy neviděl video jako Reiser. "Barva i na jednotlivých listech se dramaticky liší a to ukazuje, že se časem mění."

Přes popularitu pádu není věda za měnícími se listy všeobecně známa. "Každý podzim, lidé píšou o změně barvy, a články jsou obvykle plné nejrůznějších chyb, " říká Lee. Jednou z největších mylných představ je to, že červené a žluté listy se mění stejným způsobem, když skutečně procházejí zcela odlišnými procesy.

Žluté listy rostlin, jako je líska čarodějnice, následují tradiční vysvětlivky k učebnicím pro změnu barvy: Rozdělení zelených fotosyntetických pigmentů zvaných chlorofyly odhaluje žluté pigmenty nebo karotenoidy, které se schovávají pod nimi. (Karotenoidy jsou stejným typem pigmentu, který dává dýně a mrkvi výrazné odstíny.) Jak listy stále plýtvají, produkují třísloviny a zhnědnou.

Chloroplasty Při pohledu přes mikroskop je chlorofyl koncentrován uvnitř rostlinného života ve strukturách zvaných chloroplasty. (Kristian Peters - Fabelfroh prostřednictvím Wikicommons pod CC BY-SA 3.0)

Na druhou stranu, většina červených tónů, stejně jako u červených dubů, pochází z pigmentu zvaného antokyanin, který se vyrábí při odumírání listů. "Lidé tvrdí, že červená barva je také odmaskováním po rozpadu chlorofylu, a to je prostě špatně, " říká Lee. "Červená barva je vlastně vyrobena, když se chlorofyl začíná rozkládat - existuje syntéza těchto pigmentů, takže je to úplně jiná věc."

Přestože vědci vědí, jak vznikají červené pigmenty, stále si nejsou jisti proč. Podle Leeho existují dvě dominantní hypotézy. Evoluční biolog William Hamilton navrhl, že se barva používá k ochraně rostlin před bylinkovými rostlinami, protože červené odstíny mohou hmyzu přimět k tomu, aby si myslel, že list je toxický nebo nezdravý, což odrazuje brouky od toho, aby se na něm živily nebo na ně kladly vejce.

Dominantní přesvědčení popularizované zahradníkem Billem Hochem je, že červené pigmenty nabízejí ochranu fotografií, když je list zranitelný, zejména za jasného světla a nízkých teplot, kdy rostliny neprodukují fotosyntézu tak efektivně. Antokyany pomáhají chránit list absorbováním přebytečného světla na vlnových délkách, které se nepoužívají pro fotosyntézu, jako je zelená část viditelného spektra. Působí také jako antioxidanty a chrání list před toxickými vedlejšími produkty, které vznikají při rozkladu chlorofylu během stárnutí.

Syntéza antokyanů by také mohla vysvětlit, proč rychle se rozvíjející skvrny barvy v Reiserově časosběrném snímku nejsou jednotné, protože teplota a vystavení světlu se mohou drasticky lišit po povrchu listu, což může mít vliv na místní produkci pigmentu.

Proč by však rostlina měla projít evolučním problémem ochrany listu, který má zemřít? "Výhodou pro rostlinu je to, že listy, které se štěpí, mohou účinněji odstraňovat dusík z proteinů, které se štěpí, a transportovat dusík zpět do rostliny, buď ve velkých končetinách, nebo dokonce v kořenovém systému, " Lee říká. Dusík je nezbytnou živinou pro fotosyntézu a růst, takže návrat co největšího množství do stromu před pádem listů pomáhá zajistit, aby byla rostlina dobře zásobena pro příští rok.

Zatímco věda o změně barev je stále zahalena tajemstvím, Lee si myslí, že bude i nadále fascinovat jak vědce, tak zvědavé pozorovatele pro mnoho podzimů. "Je to jako naše panda." Je to věc, která opravdu přitahuje velkou pozornost rostlinného světa ve srovnání se světem zvířat, “říká. "Zvláštní barva je něco, co si všichni všimneme." S prací, jako je Reiserovo video, můžeme nyní zkoumat měnící se listy s novou perspektivou, zaměřovat nové otázky a zvětšovat puzzle stále se vyvíjející palety přírody.

Sledujte, jak listy mění barvu během několika sekund